Cercetătorii studiază gropile din asfalt pentru a îmbunătăți durabilitatea drumurilor
O echipă de cercetare studiază lianții bituminoși, materialele care țin împreună componentele drumurilor, pentru a înțelege mai bine cum se comportă aceștia și pentru a contribui la îmbunătățirea durabilității șoselelor. Deoarece drumurile sunt expuse constant luminii solare, condițiilor meteo în schimbare și stresului traficului zilnic, acești lianți se pot degrada în timp, ceea ce face esențială testarea fiabilă.
Echipa evaluează microstructura chimică nemodificată a amestecurilor de agregate rutiere înainte și după utilizare, pentru a testa cât de bine se comportă materialele în timp.
„Acolo unde vezi o groapă, eu văd o oportunitate de cercetare”, spune dr. Klaus Woelk, profesor de chimie. „Măsurăm cum să tratăm cel mai bine asfaltul, astfel încât să putem repara șoselele mai eficient și mai rentabil.”
Woelk și echipa sa realizează analize de relaxometrie pe mostre de asfalt, urmărind modul în care tratamentele de regenerare modifică microstructura asfaltului în timp. El folosește excitația prin rezonanță magnetică nucleară (RMN) pentru a măsura performanța asfaltului.
„Este ca un RMN pentru detectarea timpurie a cancerului, dar pentru degradarea asfaltului”, spune Woelk. „Excităm materialele bituminoase prin RMN și apoi măsurăm cât de repede revin la starea normală.”
Liantul bituminos este un produs secundar de tip gudron rezultat din procesul de rafinare a țițeiului. Pentru a realiza pavajul rutier, acesta este amestecat cu agregate precum piatră concasată și calcar. Aceste materiale s-au aflat sub pământ timp de milioane până la sute de milioane de ani, fără expunere la soare și aer. Odată expus la lumina solară și aer, spune Woelk, asfaltul își modifică structura moleculară, devine mai fragil, își pierde elasticitatea și crapă mai des.
„În acest moment, este Vestul Sălbatic al cercetării și dezvoltării, pentru că nu există o definiție fermă a regenerării asfaltului”, spune dr. Rebecca Herndon, colaboratoare în laboratorul lui Woelk și absolventă a universității, cu diplomă de licență și doctorat în inginerie civilă. „Măsurarea microstructurii în carotele de asfalt cu RMN este utilă pentru că putem detecta diferența dintre secțiunile noi, îmbătrânite și regenerate.”
Herndon spune că cercetarea răspunde nevoii de testare rapidă a calității asfaltului înainte și după așezare. Cercetătorii împărtășesc rezultatele cu specialiști din cadrul Departamentului de Transport din Missouri (MoDOT).
„Rezultatele noastre pot ajuta la dezvoltarea standardelor pentru materialele de regenerare a asfaltului”, spune Woelk. „Acesta ar fi un mare avantaj pentru companiile care produc în masă aceste uleiuri de regenerare și care încheie contracte cu diverse departamente de transport din întreaga țară.”
Echipa de cercetare a lui Woelk include și doi studenți de licență: Rosalee Brown, studentă în anul terminal la inginerie chimică, și Catherine Skaggs, studentă în anul trei la chimie.
„Asfaltul îmbătrânește din cauza unor factori precum lumina ultravioletă (UV), expunerea la oxigen și ciclul îngheț-dezgheț, așa că încercăm să obținem mostre dintr-o gamă largă de zone”, spune Skaggs. „De exemplu, nevoile pentru drumurile din Minnesota vor fi foarte diferite de cele din Louisiana, pentru că clima locală are un impact uriaș.”
Echipa de cercetare a lui Woelk a colaborat cu Corrective Asphalt Materials și MoDOT pentru a obține mostre rutiere.
